一種心電信號采集系統設計

摘 要：介紹了一種心電信號采集系統設計，給出了系統總體設計方案，并針對設計中的重點電路，運放電路、A/D轉換器電路、FPGA及外圍電路、DSP及外圍電路以及USB接口電路進行了詳細介紹。該心電信號采集系統由于采用了FPGA和DSP相結合的結構，具有在線可編程和特征分析精確性高的特點。

關鍵詞：心電信號A/D轉換器FPGAUSB接口

中圖分類號：TP29文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)06(b)-0025-01

Design of ECG Acquisition System

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Abstract：Design of the ECG signal acquisition system is introduced and the scheme of system design is proposed in the paper. According to key parts， the operational circuit， A/D converter circuit， FPGA circuit， DSP circuit and USB interface circuit are described in detail. The ECG signal acquisition system has online programmable and accurate characteristics analysis because of the application of FPGA and DSP.

Key words：ECG signal;A/ D converter;Field Programmable Gate Array;USB interface

1 引言

心血管疾病一直以來便是威脅人類健康和生命安全的主要疾病之一。心電圖作為一種診斷和檢測心臟疾病的療傷手段，可以反映心臟電生理活動，體現有關心臟狀態的信息。同時，心電信號可以從體表無損傷地檢測到。目前，市面上對于監護心電信號的產品種類繁多，一般采用單片機和DSP處理器的實現結構。

本文設計了一種心電信號采集系統，該采集系統主要由FPGA器件和DSP器件為核心，同時采用了USB接口解決了心電信號采集系統與PC機之間的數據傳輸。由于FPGA具有可編程的特點，因此該系統具有持續可開發的特點。

2 心電信號采集系統結構

心電信號屬于強噪聲背景下的一種非常微弱的非正弦低頻信號，一般都是由P、QRS、T、U波及P-R間期、S-T段、Q-T間期等組成。同時，心電信號頻率范圍在0.05-100Hz，幅度不超過5mV，主要頻譜分量集中在0.5-20Hz。因此，對于此種微弱信號首先需要進行放大處理，然后采用A/D轉換器實現采樣，將采樣后的數字量送入FPGA中，在FPGA中可以實現濾波處理，濾波后數據送入DSP中進行心電信號的特征分析，分析后的數據可通過USB接口送達到PC機中，具體的心電信號采集系統結構如圖1所示。……